JP5949446B2 - 電子部品用ソケット - Google Patents

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Description

本発明は、電子部品用ソケットに関する。
半導体集積回路装置(IC)などの電子部品は、試験装置で試験され、その後に出荷されて電子機器に実装される。試験装置や電子機器では、電子部品はプリント基板上のソケットに着脱可能に取り付けられることがある。また、電子部品は、ソケット内のソケットピンに接続されるリード端子やはんだバンプを有している。
半導体集積回路装置が取り付けられるICソケットでは、例えば、半導体集積回路装置のリード端子の下面に接続される弾性の導電ピンを有している。また、ICソケットの上蓋ではリード端子を上から押さえる押さえパットが形成された構造が知られている。このような構造のICソケットに装着される半導体集積回路装置のリード端子は、弾性のピンと押さえパットにより上下から挟まれて固定される。
また、はんだバンプ又はリード端子を有する半導体集積回路装置が取り付けられるICソケットとして、はんだバンプ又はリード端子を下から押圧する導電性のピン状接触部材(ソケットピン)が取り付けられる構造が知られている。そのようなピン状接触部材は、はんだバンプやリート端子により押し下げられる際に一方向にのみ回転する構造を有している。
特開平8−250249号公報 特開2003−86317号公報
上記のようにピン状接触部材が一方向に回転しながらはんだバンプ又はリード端子を下から押し当てる構造では、回転時に、はんだバンプ又はリード端子の表面が削られて酸化皮膜の塵埃が発生し、はんだバンプ又はリード端子とピン状接触部材の先端の間に挟まれ易い。そのような酸化皮膜の塵埃は電気抵抗が高いので、ピン状接触部材の先端とはんだバンプ又はリード端子の接触抵抗を高くする。
本発明の目的は、バンプ又はリードのような電子部品の接続電極に対するソケットピンの接触抵抗を低くし、それらの電気的接続を良好にすることができる電子部品用のソケットを提供することにある。
本実施形態の1つの観点によれば、電子部品を載置する本体と、前記電子部品の接続電極に接続されるソケットピンとを有し、前記ソケットピンは、内部に空洞を有する筒状のピン固定部と、前記ピン固定部の周面に形成され、前記ピン固定部の軸方向に沿って端部から順に配置される第1端、第2端と、前記第1端と前記第2端の間の領域において前記第1端及び前記第2端から一方の周方向に離れて配置される折り返し部とを有する曲がり形状の第1溝と、前記ピン固定部における前記端部と前記第1溝の間に、前記ピン固定部の前記軸方向に沿って形成された第2溝と、前記ピン固定部の前記空洞に摺動可能に挿入され、前記ピン固定部の前記端部から突出する先端を有するコンタクトピンと、前記コンタクトピンの外周面に形成され、前記第1溝内に摺動可能に嵌め込まれる第1突起と、前記コンタクトピンの前記外周面に形成され、前記第2溝内に摺動可能に嵌め込まれる第2突起と、前記ピン固定部内で前記コンタクトピンを前記端部に向けて付勢するバネと、を有する、ことを特徴とする電子部品用ソケットが提供される。
発明の目的および利点は、請求の範囲に具体的に記載された構成要素および組み合わせによって実現され達成される。前述の一般的な説明および以下の詳細な説明は、典型例および説明のためのものであって、本発明を限定するためのものではない、と理解されるものである。
本実施形態によれば、バンプ又はリードのような接続電極に対するコンタクトピンの接触抵抗を低くしてそれらの電気的接続を良好にすることができる。
図1は実施形態に係る電子部品用ソケットの一例を示す断面図である。 図2は、第1実施形態に係る電子部品用ソケットに適用されるソケットピンを例示する側面図である。 図3(a)、(b)は、第1実施形態に係る電子部品用ソケットに適用されるソケットピンの動作の一例を示す斜視図である。 図4(a)〜(c)は、第1実施形態に係る電子部品用ソケットに適用されるソケットピンとリード端子の接続部分の動作を示す断面図である。 図5(a)、(b)は、実施形態に係る電子部品用ソケットに適用されるソケットピンのカム溝の他の例を示す正面図である。 図6は、第2実施形態に係る電子部品用ソケットに適用されるソケットピンの一例を示す斜視図である。 図7(a)、(b)は、第2実施形態に係る電子部品用ソケットに適用されるソケットピンの動作の一例を示す斜視図である。 図8(a)〜(c)は、第2実施形態に係る電子部品用ソケットに適用されるソケットピンとリード端子の接続部分の動作を示す断面図である。
以下に、図面を参照して実施形態を説明する。図面において、同様の構成要素には同じ参照番号が付されている。
(第1の実施の形態)
図1は、実施形態に係る電子部品用ソケットの一例を示す断面図、図2は、図1に示す電子部品用ソケット内のソケットピンを示す側面図である。
図1に示す電子部品用ソケット10は、その中に、電子部品として半導体装置1を取り付ける構造を有している。電子部品用ソケット10の下側のソケット本体11ではその上面の中央に凹部12が形成され、凹部12の底面上には半導体装置1のパッケージを支持する支持プレート13が取り付けられている。また、ソケット本体11の上には、その上面に対して開閉可能な蓋体14が配置されている。
蓋体14とソケット本体11の後端には、互いに噛み合わされる構造のヒンジ部16が形成されている。ヒンジ部16は横孔を有し、その中には第1の支持ピン15が挿入されている。これにより、蓋体14は、ソケット本体11に対してヒンジ部16により回動可能な構造になっている。また、ヒンジ部16において、第1の支持ピン15の周囲には第1のコイルバネ17が取り付けられ、その一端はソケット本体11の上面側に掛けられ、他端は蓋体14の下面側に掛けられている。これにより、第1のコイルバネ17は、ソケット本体11に対して開く向きに蓋体14を付勢する。
蓋体14の前端には、第2の支持ピン18を介して断面略Y字型のラッチ19が回動可能に取り付けられている。また、ラッチ19の先端には、ソケット本体11の先端の溝11aに掛け止めされる鈎19aが形成されている。ラッチ19側の第2の支持ピン18には、第2のコイルバネ20が取り付けら、その一端は蓋体14の上面に掛けられ、他端はラッチ19に掛けられている。これにより、コイルバネ20は、ラッチ19の先端を蓋体14の下面に向けて付勢している。
蓋体14の下面には、支持プレート13上の半導体装置1のリード端子2を押圧するリード押さえ部14aが形成されている。また、ソケット本体11の凹部12の底部には、リード端子2の下面に接触するソケットピン21が取り付けられている。ソケットピン21の下端は、例えば、半導体試験装置用のプリント基板3の配線や電極パッドに接続される。
ソケットピン21は、図2に例示するように、ピン固定部22、裏蓋23、コンタクトピン24、バネ25及びピン状端子26を有し、それらは導電材料、例えば金属から形成されている。
ピン固定部22は中空円筒状の金属から形成され、その内部の円柱状の空間22b内にはコンタクトピン24が上下方向に摺動可能に嵌め込まれている。コンタクトピン24の先端には複数の先鋭の突起24bが形成され、その先端がピン固定部22の上端部から突出するようにコンタクトピン24の長さが調整されている。
コンタクトピン24の外周面にはカム突起24aが形成され、カム突起24aは、ピン固定部22の周面に形成されたカム溝22aに内側から嵌め込まれている。カム溝22aの上端部と下端部は、円筒状のピン固定部22の上端部からその軸方向に上下に離れて配置され、屈曲形状又は湾曲形状を有している。即ち、カム溝22aの上端部と下端部の間の領域では、それらの端部から一方の周方向に向けて離れる折り返し部を有している。カム溝22aにカム突起24aを挿入する方法として、例えば、ピン固定部22を加熱膨張させた状態でその空間22b内に冷却したコンタクトピン24及びカム突起24aを挿入するなど、種々の方法があり特に限定されるものではない。なお、カム突起24aをカム溝22aの上端部の内周に掛けることにより、ピン固定部22からソケットピン21が抜けなくなる。
ピン固定部22において、その底部とコンタクトピン24の後端の間に形成される空間はバネ収納部となり、その中にはバネ25が挿入されている。なお、本実施形態ではバネ25としてスプリングを使用している。ピン固定部22の下端部の開口部にはピン状端子26の上端となる裏蓋23が差し込まれ、その下端部にはピン状端子26のフランジ27が下から当接されている。
以上のよう構造の電子部品用ソケット10には、次の操作によって半導体装置1が装着される。
まず、蓋体14を開いてソケット本体11の上部を露出した状態にする。その状態で、半導体装置1をソケット本体11の凹部12の底の支持プレート13の上に載置すると、半導体装置1のリード端子2の下面はソケットピン21のコンタクトピン24の先端に接触する。その状態で蓋体14を下側に回動させてソケット本体11に近づけてゆくと、図1に示した蓋体14の下面のリード押さえ部14aは半導体装置1のリード端子2の上面に接触し、さらにリード端子2とソケットピン21を押圧する。
リード端子2がリード押さえ部14aにより押圧されると、図3(a)に示すように、リード端子2の下面に接触するコンタクトピン24は、その下のバネ25の付勢力に抗して沈み込んで行く。そのようなコンタクトピン24の下降の過程において、コンタクトピン24の外周面のカム突起24aはカム溝22aに案内されてカム溝22aの上端部から下方に移動する。そのような移動の途中で、カム突起24aは、図3(a)において右斜め下方の折り返し部に移動し、コンタクトピン24は図中右方向に回動する。このため、図4(a)、(b)に示すように、コンタクトピン14の先端の突起24bはリード端子2の表面の酸化皮膜2aや塵埃を掻き取り、新しい金属面を露出させる。これにより掻き取られた酸化皮膜2aや塵埃は、コンタクトピン24の突起24bの回動方向側に付着し、突起24bとリード端子2の間に挟まれ易い。
さらに、図3(b)に例示するように、コンタクトピン24がリード端子2に押圧されて沈み込むと、カム突起24aはカム溝22aの折り返し部から下端部に案内される。このようにカム突起24aがカム溝22aに沿って折り返し部から左斜め下方向に移動することにより、コンタクトピン24は周方向で反転し、図中左方向に回動する。
そのように回動向きを変える直前には、コンタクトピン24の上端の突起24bは、図4(b)に示すように、リード端子2下面で移動により掻き取った酸化皮膜2a、塵埃の塊2bに乗り上げることがある。しかし、コンタクトピン24の回動方向が反転すると、図4(c)に示すように、突起24bは塊2bから離れ、塊24bを落下させる。さらに、周方向に逆向きに回動するコンタクトピン24の突起24bは、掻き取りにより露出した新たな金属面をさらに掻き取って停止する。停止したコンタクトピン24は、リード端子2の下面のうち掻き取られた領域に接触する。この場合、コンタクトピン24の上端の突起24bは、移動の前半に掻き取られた面の金属をさらに逆方向に掻き取ることになるが、その金属は酸化程度が極めて小さいので、突起24bとリード端子2の間に挟まれるとしても、それらの間の電気的接続は良好になる。なお、リード端子2は、例えばアルミニウムから形成される。
従って、バネ25により上方に付勢されるコンタクトピン24の先端は、リード押さえ部14aによりリード端子2を介して押圧されながら、リード端子2の掻き取られた領域に戻って接触することになる。従って、コンタクトピン24とリード端子2は、電気的に低抵抗で接続することになる。
この後に、蓋体14をソケット本体11の上面に対して閉じた状態で、蓋体14の前端のラッチ19をソケット本体11の前端の凹部11aに係合させると、バネ25により上方に付勢されたソケットピン21とリード端子2の電気的接続は良好に保持される。
以上の電子部品用ソケット10によれば、コンタクトピン24の外周面のカム突起24aを案内するピン固定部22のカム溝22aは、上端部から下端部に至る経路の途中で、上端部及び下端部から一方の周方向に離れた折り返し部を有している。従って、カム突起24aがカム溝22aの上端から下端に移動する軌道は横(周)方向に着目すると往復動することになり、コンタクトピン24は一方向と逆方向に連続して回動することになる。
このため、リード端子2の下面では同じ領域をコンタクトピン24の突起24bが往復で摺動し、その摺動領域の表面の酸化物や塵埃を除去して新たな金属面を露出させた後に、新たな金属面にコンタクトピン24の先端が戻って接触することになる。これにより、ソケットピン21とリード端子2の電気的な接続が良好になり、半導体装置1と外部の電気的導通が良好になる。このため、電子部品用ソケット10を使用する半導体装置用試験装置では、ソケットピン21とリード端子2の接触不良に起因する試験エラーが生じにくくなる。
ところで、ソケットピン21の円筒状のピン固定部22に形成されるカム溝22aの形状は、図2に示したように略「コ」字状(横U字状)にする他、図5(a)に示すように略「く」字状にしてもよい。また、カム溝22aは、図5(b)に示すように、一方の横(周)方向に向かって上端部C1、下端部C2、折り返し部C3の順に配置されることが好ましい。このような配列順にすると、コンタクトピン24の突起24bは、折り返し部で逆向きに回動した後、既に掻き取られた領域を通過して酸化皮膜2aを新たに掻き取ったりすることはなく、リード端子2とのコンタクトが良好になる。
(第2の実施の形態)
図6は、第2実施形態に係る電子部品用ソケットのソケットピンを示す斜視図である。図6において、図2と同じ符号は同じ要素を示している。
図6に示すソケットピン31は、図1に例示する電子部品用ソケット10のソケット本体11の底に取り付けられ、ピン固定部32、裏蓋33、コンタクトピン34、バネ35及びピン状端子36を有し、それらは導電材、例えば金属から形成されている。ピン固定部32は、中空の四角筒状の金属から形成され、その内部の空間fは、四角柱状のコンタクトピン34より大きく形成され、その空間にはコンタクトピン34が上下方向に摺動可能に嵌め込まれている。コンタクトピン34の先端には先鋭の突起34cが形成され、その先端がピン固定部32の先端から突出するようにコンタクトピン34の長さが調整される。
コンタクトピン34の外周の一面には、その上端部から順に、第1のカム突起34aと第2のカム突起34bが軸方向、即ち上下方向に離れて形成されている。第1、第2のカム突起34a、34bは、それぞれピン固定部32の胴に形成された第1、第2のカム溝32a、32bに嵌め込まれている。第1、第2のカム溝32a、32bは、第1、第2のカム突起34a、34bが上下方向に同時に移動できる位置に形成されている。例えば、第1のカム突起34aが第1のカム溝32aの上端寄り又は下端寄りに位置する状態で、第2のカム突起34bが第2のカム溝32bの上端寄り又は下端寄りに位置する形状に形成されている。
第1のカム溝32aは、ピン固定部32の軸方向(上下方向)に沿って直線状に形成されている。第2のカム溝32bは、ピン固定部32の上端部から軸方向に順に配置される上端部と下端部を備えた屈曲形状又は湾曲形状を有している。即ち、第2のカム溝32bは、上端部と下端部の間の途中の領域で、それらの端部より一方の横(周)方向に離れる折り返し部を有している。
この場合、第2のカム突起34bの横方向の移動は、ピン固定部32内の空洞32cの内側面とコンタクトピン34の側面の間に形成される隙間の幅を調整することにより確保される。その隙間では、第2のカム突起34bが第2のカム溝32b内を横方向に移動する際に、第1のカム突起34aが支点となって第2のカム突起34bが斜め方向に移動する。このため、第2のカム突起234bが第2のカム溝32bの最も横の位置に達した状態で、コンタクトピン34の下端がピン固定部32の内側壁に当たらない幅となるように上記の隙間が調整されている。従って、ピン固定部32内の空洞32cの幅は、そのような隙間をコンタクトピン34の幅の両側に加えた以上の大きさとなっている。
なお、第1、第2のカム溝32a、32bのそれぞれに第1、第2のカム突起34a、34bを挿入する方法として例えばピン固定部32を加熱膨張させた状態でコンタクトピン34を挿入するなど、種々の方法があり、特に限定されるものではない。なお、カム突起34a、34bをカム溝32a、32bの上端部の内周に掛けることによりピン固定部32からソケットピン31が抜けなくなる。
また、コンタクトピン34の下端部とその周囲のピン固定部32の底との間に形成される空間は、バネ35を挿入するバネ収納部に使用される。なお、本実施形態ではバネ35としてスプリングを使用している。ピン固定部32の底部の開口部にはピン状端子36の上端の裏蓋33が差し込まれ、その裏蓋33の下部の周囲にはフランジ36が形成され、ピン固定部32の下端部に当接される。
以上のよう構造の電子部品用ソケット10には、次の操作によって半導体装置1が装着される。
まず、電子部品用ソケット10の蓋体14をソケット本体11から開き、半導体装置1を中央の支持プレート13に載置すると、半導体装置1のリード端子2の下面はソケットピン31のコンタクトピン34の上端に当接する。その状態で蓋体14をソケット本体11に向けて回動させると、蓋体14の下面のリード押さえ部14aは半導体装置1のリード端子2の上面に接触し、さらにリード端子2を上から押圧する。
リード端子2がリード押さえ部14aに押圧されると、リード端子2の下面に接触するソケットピン31は、図7(a)に示すように、バネ35の付勢力に抗して沈み込んで行く。その過程において、コンタクトピン34の第1、第2のカム突起34a、34bのそれぞれは、第1、第2のカム溝32a、23bに案内されて移動する。
その移動の途中で、まず、第2のカム突起34bは第2のカム溝32bの上端から図中右斜め下方向の折り返し部まで移動する。これにより、コンタクトピン34の全体は横に傾く。同時に、第1のカム突起32aは、第1のカム溝32aに案内されて上から下へと移動し、その移動の途中で、周(横)方向に対する第2のカム突起34bの斜め下方向の移動の支点となる。
このため、図7(a)に示すように、コンタクトピン34の上端に形成された突起34cは、第1のカム突起34aを支点にして第2のカム突起34bとは逆の横方向に移動する。これにより、突起34cは、図8(a)、(b)に示すように、リード端子2の下面の酸化皮膜2a、塵埃を掻き取り、新しい金属面を露出させる。これにより掻き取られた酸化皮膜2aや塵埃は、突起34cの移動方向側に付着し、突起34cとリード端子2との間に挟まれ易い。
さらに、図7(b)に示すように、コンタクトピン34がピン押圧部14aによりさらに下方に押圧されると、第1、第2のカム突起34a、34bは、第1、第2のカム溝32a、32bの下端部まで沈む。その移動の途中で、第2のコンタクトピン34bは、第2のカム溝32bにより図中左斜め下方向に導かれる。これにより、第2のカム突起34bは、横方向の移動を逆向きに変え、折り返し点から図中左斜め下方向の下端部に移動する。
このため、図8(b)、(c)に示すように、横の移動方向が逆になったコンタクトピン34の上端の突起34cは、移動の前半で掻き取った酸化皮膜2aや塵埃の塊2bから離れる。この場合、塊2bは、リード端子2の下面に付着した状態になるか、落下する。さらに、突起34cの移動の後半では、新たに露出したリード端子2の金属面をさらに掻き取って停止する。
停止したコンタクトピン34の先端は、リード端子2のうち新たに露出した金属面に接触し、その状態を保持する。この場合、コンタクトピン34の先端の突起34cは、新たに露出した金属面をさらに掻き取ることになるが、その金属は酸化程度が極めて小さい。従って、その金属がコンタクトピン34とリード端子2の間に挟まれたとしても、それらの間の電気的接続は良好になる。リード端子2は、例えばアルミニウムから形成される。
コンタクトピン34は、スプリング35の付勢力によりリード端子2の下面に向けて先端方向に下から押圧され、リード端子2の新たに露出した金属領域に接触する状態を保持し、リード端子2に電気的に低抵抗で接続することになる。
その後に、第1実施形態と同様に、図1に示す蓋体14の前端のラッチ19をソケット本体11の前端の凹部11aに係合させて閉じると、ソケットピン31とリード端子2の電気的接続は良好に保持される。
以上のような電子部品用ソケット10のソケットピン31によれば、ピン固定部32のカム溝32a、32bは、ピン固定部34の横(周)方向にカム突起34a、34bを折り返させる形状を有している。このため、リード端子2の下面では同じ領域をコンタクトピン34の突起34cが往復で摺動し、その摺動領域の表面の酸化物や塵埃が除去されて新たな金属面が露出した後に、新たな金属面にコンタクトピン34の先端部が戻って接触することになる。これにより、ソケットピン31とリード端子2の電気的な接続が良好になり、電子部品用ソケット10内での接触不良が生じにくくなり、半導体装置1と外部の電気的導通が良好になる。このため、電子部品用ソケット10を使用する半導体装置用試験装置では、ソケットピン21とリード端子2の接触不良に起因する試験エラーが生じにくくなる。
ところで、ソケットピン31のピン固定部32に形成される第2のカム溝32bの形状は、図6に示すような略「コ」字状の他、第1実施形態と同様に、略「く」字状にしてもよい。また、第2のカム溝32bは、第1実施形態と同様に、図5(b)に示したように、一方の横(周)方向に沿って、上端部C1、下端部C2、折り返し部C3の順に配置されてもよい。
なお、上記の実施形態ではソケットピン21、31を半導体装置1のリード端子2に接続する構造について説明したが、半導体装置1の下面に形成される別の接続電極、例えばはんだバンプ(不図示)に接続させてもよい。また、上記のソケットピン21、31において、ピン固定部22、32内の空洞22b、32cの径を上端だけ狭くし、さらに、コンタクトピン24、34の上端を逆T字形にすることで、コンタクトピン24、34がピン固定部22、34から上方に抜けないようにしてもよい。また、上記のカム溝22a、32bについて、ピン固定部22、32を開口して形成した例を示したが、その内面にだけ形成してもよい。また、上記の実施形態では、カム突起24a、34a、34bを周方向の右側に移動するようにカム溝22a、32bを図示しているが、左側に移動するような形状にしてもよい。
ここで挙げた全ての例および条件的表現は、発明者が技術促進に貢献した発明および概念を読者が理解するのを助けるためのものであり、ここで具体的に挙げたそのような例および条件に限定することなく解釈され、また、明細書におけるそのような例の編成は本発明の優劣を示すこととは関係ない。本発明の実施形態を詳細に説明したが、本発明の精神および範囲から逸脱することなく、それに対して種々の変更、置換および変形を施すことができると理解される。
1 半導体装置
2 リード端子
10 電子部品用ソケット
11 ソケット本体
12 凹部
13 支持プレート
14 蓋体
14a リード押さえ部
21、31 ソケットピン
22、32 ピン固定部
22a、32a、32b カム突起
23、33 裏蓋
24、34 コンタクトピン
24a、34a、34b カム溝
24b、34c 突起
24b、34c 空洞
25、35 バネ
26、36 ピン状端子
27、37 フランジ

Claims (4)

  1. 電子部品を載置する本体と、前記電子部品の接続電極に接続されるソケットピンとを有し、
    前記ソケットピンは、
    内部に空洞を有する筒状のピン固定部と、
    前記ピン固定部の周面に形成され、前記ピン固定部の軸方向に沿って端部から順に配置される第1端、第2端と、前記第1端と前記第2端の間の領域において前記第1端及び前記第2端から一方の周方向に離れて配置される折り返し部とを有する曲がり形状の第1溝と、
    前記ピン固定部における前記端部と前記第1溝の間に、前記ピン固定部の前記軸方向に沿って形成された第2溝と、
    前記ピン固定部の前記空洞に摺動可能に挿入され、前記ピン固定部の前記端部から突出する先端を有するコンタクトピンと、
    前記コンタクトピンの外周面に形成され、前記第1溝内に摺動可能に嵌め込まれる第1突起と、
    前記コンタクトピンの前記外周面に形成され、前記第2溝内に摺動可能に嵌め込まれる第2突起と、
    前記ピン固定部内で前記コンタクトピンを前記端部に向けて付勢するバネと、を有する、
    ことを特徴とする電子部品用ソケット。
  2. 前記コンタクトピンの前記先端には第3突起が形成されていることを特徴とする請求項1に記載の電子部品用ソケット。
  3. 前記ピン固定部の前記空洞は四角筒状であり、前記コンタクトピンのうち前記空洞に挿入される部分は四角柱状であることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の電子部品用ソケット。
  4. 前記第1溝において、前記一方の周方向では、前記第1端、前記第2端、前記折り返し部が順に配置されることを特徴とする請求項1乃至請求項のいずれか1に記載の電子部品用ソケット。
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